ballon à gaz

Définition :

Aérostat dont la sustentation est assurée par un gaz.

Notes :

Le gaz peut être l'hydrogène, l'hélium ou le gaz de ville.

Les ballons représentent l'application à l'aérostatique du principe d'Archimède : la force ascensionnelle est la différence entre, d'une part, la poussée d'Archimède, égale au poids de l'air déplacé par l'engin, et, d'autre part, son poids propre. Avec l'hydrogène, le plus léger des gaz, qui a l'inconvénient d'être inflammable, elle permet de soulever 1,2 kg par m au niveau de la mer; avec l'hélium, moins léger mais inerte, 1,1 kg par m . C'est pourquoi même les petits ballons sont gros. L'équilibre aérostatique d'un ballon dépend de la charge embarquée, de la température de l'atmosphère et, pour les engins motorisés, montgolfières comprises, de la consommation en carburant. Cet équilibre est maintenu par le lest d'eau ou de sable, partiellement largué pour monter, et le soupapage de gaz pour descendre. Puisque la densité de l'air diminue avec l'altitude, le ballon doit être d'autant plus gros qu'il doit voler haut. Pour porter 1 kg, il suffit de 1 m d'hydrogène au niveau de la mer, alors qu'il en faut 300 à 40 000 m d'altitude.

Les ballons à gaz sont constitués d'une enveloppe étanche, munie à son sommet d'une soupape et à sa partie inférieure d'un tuyau de gonflement, la manche. La nacelle en osier est attachée à un filet qui coiffe l'enveloppe. En matériaux très légers, celle-ci ne peut supporter que de faibles surpressions internes. Sa dimension doit donc correspondre au volume du gaz (hydrogène, hélium ou gaz de ville ordinaire) en équilibre à l'altitude du vol, l'excédent de gaz étant évacué par la manche. En altitude, le pilotage s'effectue en jetant du lest - sable ou eau - pour monter et en lâchant du gaz pour descendre. À l'envol, le gaz porteur n'occupe qu'une partie du volume disponible; le ballon reste flasque. Pendant l'ascension, le gaz remplit progressivement l'enveloppe jusqu'à la gonfler au maximum à la forme d'une sphère presque parfaite. Le ballon atteint alors son plafond d'altitude. La mise en œuvre complexe et coûteuse de ces ballons limite leur utilisation sportive.

Pour les besoins de la recherche, on utilise des ballons ouverts et des ballons fermés : les ballons ouverts, gonflés à l'hélium ou à l'hydrogène, qui servent aussi aux recherches d'astronomie ou de géophysique externe, peuvent emporter de lourdes charges instrumentales (jusqu'à une tonne) à des altitudes élevées (jusqu'à 50 km). Leur volume peut atteindre un million de mètres cubes, et, en fin de mission, les instruments redescendent en parachute jusqu'au sol, où ils sont récupérés.